Erfolgreicher Abschluss des Großforschungsprojekts Spintronik-Technologieplattform in Rheinland-Pfalz

Johannes Gutenberg-Universität Mainz und Technische Universität Kaiserslautern liefern Spitzentechnologie für die Wirtschaft

13.02.2015

Die Förderphase des Großforschungsprojekts Spintronik-Technologieplattform in Rheinland-Pfalz (STeP) der Technischen Universität Kaiserslautern und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist abgeschlossen. Im Beisein der Wissenschaftsministerin Vera Reiß wurden die Ergebnisse der erfolgreichen Zusammenarbeit im Rahmen einer abschließenden Projektkonferenz mit dem industriellen Kooperationspartner Sensitec GmbH vorgestellt.

Neben den erreichten Projektzielen wurden anschauliche Anwendungsbeispiele für die Spintronik demonstriert, unter anderem anhand eines Modells des Taipei 101-Wolkenkratzers, in dem die exakte Fahrstuhlpositionierung in den einzelnen Etagen des Wolkenkratzers mittels Magnetsensorik gezeigt wird. Weitere typische Anwendungen der Spintronik sind beispielweise Festplattenleseköpfe und mannigfache Sensoren, wie sie zum Beispiel in der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder der Energietechnik Verwendung finden. In letzterer unterstützen Magnetsensoren konkret bei der Messung und Einstellung der genauen Winkelposition der Rotorblätter einer Windkraftanlage.

"Die Spintronik-Technologieplattform, das STeP-Projekt, ist ein europaweit einzigartiger Erfolg der Kooperation zwischen Spitzenforschung und Unternehmen. In Rekordzeit ist es den Projektpartnern, der Technischen Universität Kaiserslautern und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in Kooperation mit der Firma Sensitec, gelungen, eine Brücke von der Grundlagenforschung in den Laboren zur industriellen Durchführbarkeit zu schlagen. Das SteP-Projekt hat die wissenschaftliche Exzellenz der rheinland-pfälzischen Hochschulen mit der Innovationskraft der Unternehmen im Land vorzüglich verbunden. Der Wissenstransfer von den Hochschulen in den Mittelstand ist eine wesentliche Erfolgsbedingung der rheinland-pfälzischen Wirtschaft in einer globalisierten Welt. Ihn zu fördern, ist deshalb ein wichtiges Ziel der Landesregierung," würdigte Vera Reiß, Ministerin für Bildung, Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz, die Erfolge von STeP im Rahmen der Projektkonferenz.

Die Spintronik-Technologieplattform in Rheinland-Pfalz (STeP) hat in einem einzigartigen Ansatz mit dem Transfer der Entwicklung magnetischer Schichtsysteme für Sensoren und Speichereinheiten aus der universitären Forschung in die nach DIN-Normen spezifizierten industriellen Prozesslinien erfolgreich vielfältige neue technische Kompetenzen aufgebaut. Ein wichtiger Aspekt hierbei war die Übertragung des in Forschungsanlagen etablierten, aber hochempfindlichen Magnesiumoxid-Verfahrens zur Herstellung sogenannter Tunnelmagnetowiderstands-Schichtsysteme. Dies stellte eine große Herausforderung dar, da die Magnesiumoxidbarriere nur wenige Atomlagen, also wenige Milliardstel Meter dick sein darf, aber über die beachtliche Größe der Siliziumträgerscheiben von fünf Zoll, etwa 13 Zentimeter, sehr gleichmäßig sein muss. Zusätzlich konzentrierten die Forscher sich auf die Entwicklung industriell geeigneter Baukastensysteme mit neuartigen sogenannten Heusler-Materialien zur flexiblen Anpassung an verschiedenste funktionelle und technologische Anforderungen. Ein besonderer Erfolg ist die Entwicklung eines neuen Messverfahrens für Magnetsensoren, das zukünftig on-chip, also direkt auf dem Sensorchip selbst integriert, eine Qualitätsprüfung erlaubt und so eine schnelle und vor allem platzsparende Testung der Sensoren und damit ein effizienteres Herstellungsverfahren garantiert.

Der neuartige Ansatz des Technologietransfers direkt aus den Universitäten in die industrielle Prozesstechnologie ist eine wichtige Voraussetzung für die spätere Integration der Forschungsergebnisse in konventionelle Produktionsverfahren der Halbleiterindustrie. SteP hat in beispielhafter Weise die schnelle Umsetzung von universitären Forschungsergebnissen in die industrielle Produktion auf den Weg gebracht. Sonst dauert es oft Jahre, bis Ideen und Produkte aus der universitären Grundlagenforschung ihren Weg in industrielle Anwendungen finden. Ein wesentlicher Aspekt des STeP-Projekts war es außerdem, durch die zentrale Bündelung vorhandener Kompetenzen und Infrastruktur eine Anlaufstelle für kleine und mittelständige Unternehmen aufzubauen und ihnen das vielfältige Anwendungspotenzial der Spintronik zugänglich zu machen. Hierfür war es zentral, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Technologieführer auf diesem Gebiet, die Firma Sensitec GmbH aus Mainz, als Kooperationspartner gewinnen konnten. Sensitec ist der breiteren Öffentlichkeit vor allem dafür bekannt, dass sie den Mars-Rover Curiosity mit moderner Sensortechnologie ausgestattet haben.

Die Spintronik-Technologieplattform ist zudem eng angeschlossen an das Innovationsnetzwerk Magnetische Mikrosysteme INNOMAG e.V. Das deutschlandweite Netzwerk mit Sitz in Mainz erschließt innovative magnetische Mikrosysteme für neue Anwendungen in den Bereichen Automotive, Automation, Bioanalytik und Sicherheitstechnik. Im wissenschaftlichen Umfeld ist SteP mit der Exzellenz-Graduiertenschule "Materials Science in Mainz" (MAINZ) und dem Landesforschungszentrum OPTIMAS assoziiert. Die Arbeiten an den beiden Universitäten zu SteP wurden zudem durch das Technologietransfer-Dienstleistungszentrum für Neue Materialien (TT-DINEMA) der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und das Nano Structuring Center (NSC) der Technischen Universität Kaiserslautern unterstützt.

Die Etablierung der Spintronik-Technologieplattform wurde im Programm "Wachstum durch Innovation" mit knapp 1,4 Millionen Euro durch Fördermittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und der Ressorts für Wissenschaft und Wirtschaft des Landes Rheinland-Pfalz unterstützt.